在我國航天事業邁向星辰大海的征途中，高水平空間紅外探測技術是核心能力，也是西方長期封鎖的關鍵領域。三十余年深耕紅外物理基礎研究，在無人區開辟新路，中國科學院上海技術物理研究所研究員陸衛從意氣風發的青年學者成長為獨當一面的學科帶頭人，也讓中國的空間紅外探測“看得清”更能“分得清”目標。

陸衛帶領團隊聚焦我國空間紅外遙感與探測的底層機理問題，成為圍繞國家重大目標進行有組織基礎研究的典范。他以空間紅外探測器的基礎研究為具體領域，開創了一條 “國家重大需求牽引基礎研究，基礎突破驅動顛覆性應用”的螺旋式上升創新路徑。他以原始創新策源力推動紅外探測范式更迭，沖破了封鎖，實現了我國在該領域的自主發展。

陸衛（左）和同事王文娟研究員交流近紅外單光子探測器的進展和應用 本文圖片均為上海技物所供圖

從“小說迷”到“科研人”

陸衛與紅外物理的緣分，始于少年時代。

20世紀70年代，還在讀中學的陸衛就被《珊瑚島上的死光》《第二次握手》等科幻作品深深吸引。1979年，懷揣科學夢想的他考入復旦大學物理系激光專業，開始了系統的物理學學習。1983年，他進入中國科學院上海技術物理研究所，而研究所的紅外物理國家重點實驗室正是中國科學院首批開放實驗室之一。陸衛師從著名物理學家沈學礎，在導師的悉心指導和自身的刻苦鉆研下，他展現出過人的科研潛力，先后在《物理評論》等國際權威期刊發表論文。

當時，國際學術界普遍認為物理學的黃金時代已經過去，學界內部也彌漫著茫然、失落的情緒。但陸衛認為，物理學是為其他工程、技術學科提供根基的基礎學科，重要性不可替代，尤其是在支撐國家戰略技術方面。這種信念，也為他后續堅持從最底層的物理原理出發解決國家重大工程難題奠定了思想基礎。

1988年，陸衛博士畢業后受導師推薦，前往德國布倫瑞克技術大學深造，而在臨行前他便立下承諾：學成必歸國。在德期間，他爭分奪秒投入研究，即使是周末或別人休息的時間，只要實驗室開放，他都會泡在里面埋頭工作。這份專注也終獲回報，他的研究實現了對霍爾丹教授諾貝爾物理學獎核心成果“Haldane 猜想”的光譜學實驗驗證，相關成果發表在物理學頂級期刊《物理評論快報》上。

1991年留學結束，陸衛毅然回國。“我從國外留學回來，充分感受到國內實驗室為我們年輕人創造了最好的條件，讓我們去沖去拼。在這里搞科研，我有當家作主的感覺。中國正在奮發圖強，希望我的科研成果能為國家所用，這樣才不枉國家對我們的培養。”回國后的陸衛迅速展現出領軍人才的擔當，目光很快鎖定在我國空間紅外探測亟待解決的核心瓶頸上，開啟了以基礎研究服務國家需求的攻堅之路。

陸衛（右一）和同事翁錢春、李寧研究員交流超分辨紅外近場納米熱成像研究進展

讓我國的衛星真正“看清”“看透”

空間紅外探測器是衛星的“眼睛”，而面對西方嚴格的技術封鎖，陸衛充分認識到僅僅模仿是不夠的，必須從最底層的物理原理進行突破。技術面臨的瓶頸已經不是工藝問題，而是基礎原理決定了“天花板”的位置。他帶領團隊心無旁騖地攻關，解決“卡脖子”技術，沖破物理極限，闖進無人區。

在這一過程中，團隊實現了二次重大的跨越。首先是攻克“暗電流”，解決“看不清”的難題。我國航天應用迫切需要高靈敏度的長波紅外探測器，但其性能長期受制于一個世界難題——“暗電流”。在完全黑暗的環境中拍照，相機傳感器本應接收不到任何信號。但由于材料內部電子的熱運動，傳感器自身會產生虛假信號，就像老電視上的“雪花點”，而這便是所謂的暗電流。在探測遙遠、微弱的紅外信號時，這種內部噪聲很容易淹沒真實信號。

為了“關掉”這些噪聲，陸衛從半導體異質界面的物理學基礎出發，創新性提出了“電子局域化操控”理論。他首次在實驗中觀測到了半導體中經電場加速后的熱電子溫度，揭示了局域化電子準絕熱輸運的機理，突破了傳統的能量耗散焦耳定律限制。這一科學發現啟發陸衛提出了被稱為第四類躍遷的量子結構紅外探測新模式，并帶領團隊研制出量子阱長波紅外焦平面器件。該器件的暗電流性能（即內部噪聲水平）優于美國Landsat-9衛星所用同類探測器一個量級以上，靈敏度實現了數倍的超越。2020年，該器件成功應用于我國新技術試驗衛星G星，實現了我國高性能量子結構的紅外探測器在航天應用的起步。

而解決了“看不清”的問題之后，第二次跨越便指向“分不清”的難題，也就是在探測過程中不僅要看到物體的形狀（幾何成像），還要分辨物體的成分（光譜成像）。光譜就像是物質的“指紋”，通過分析光譜可以精確地識別物質成分。但在長波紅外波段，地球和大氣環境存在很強的背景輻射，這使得探測器很容易“過曝”，導致靈敏度達到極限。這樣的“背景限制”，是由普朗克定律決定的紅外領域根本性難題。

量子阱探測器組件

“他山之石，可以攻玉。”為破解這一強背景抑制難題，陸衛將其他科研領域提出的“臨界耦合”概念應用于紅外器件的研制，提出光子與電子聯合操控的學術思想，建立了抑制背景光電流的“臨界耦合模式”。量子器件原來吸收率低的問題卻為“臨界耦合”提供了可能，反而成為優勢所在。通過量子阱電子能級和光學微腔結構的協同設計，這種方式實現了對紅外光與電子躍遷耦合的精準操控，解決了探測率提升與背景電流抑制之間的基本矛盾。

基于這一創新路徑，團隊成功研制出單片集成56光譜通道的新型紅外焦平面器件，將單片集成的長波紅外光譜通道數從美國報道的4通道提升了超過一個數量級以上。該器件應用于遙感三十七號衛星，用戶評價其應用效果為“開創性的突破”，并認為“是我國由航天大國邁向航天強國的重要一步”。

國產自動化紅外材料外延設備剛剛投入運行，陸衛和團隊的喬輝研究員在觀察設備狀態

辦公室的門為學生常開著

“科學研究要為國家所用。”這是陸衛時常掛在嘴邊的話。通過三十余年的實踐，他生動詮釋了“國家重大需求牽引基礎研究，基礎突破驅動顛覆性應用”這一創新路徑的強大力量。要持續實現這種螺旋式上升的創新，必須依靠有組織的科研力量。通過負責和實施國家基金委創新群體項目等，他建立了一支覆蓋從紅外物理到空間應用全創新鏈的跨學科團隊，成為持續進行有組織基礎研究的堅實保障。

帶著學生開展研究的時候，陸衛也始終認為，有組織的科研不是把基礎研究用工程化管理的方式來開展，不能一步步地告訴學生具體要做什么，怎么做。“有組織的科研是指我們定了大方向，我們要朝那去的，但是以什么路徑走過去要各顯神通。只有讓大家各顯神通，才有可能出現顛覆性的事；如果沒有各顯神通的機會，大概很多諾獎就沒了。”陸衛說。

這種理念讓陸衛的學生都對團隊的科研氛圍尤為珍視，學風是嚴謹的，但同時學術環境是包容的、自由的。大家不會有過重的科研任務壓在頭頂，而有更大的空間發揮自己的主觀能動性，嘗試自己感興趣的想法。

作為陸衛的學生，上海技物所的在站博士后金融提到，老師在辦公室的時候門總是常開著，大家有任何問題，或者是有什么項目要討論，就可以走進去進行交流溝通。對學生而言，這扇開著的門讓他們感到安心和踏實，而對于陸衛來說，開著的門是為了降低大家找自己交流的門檻，畢竟“敲門是需要膽量的”。

當然，師生間更多的交流也能夠更好地讓大家活躍思想。陸衛依然保持著對前沿科學高度的敏銳和洞察，并鼓勵學生做新的嘗試。學生們會聽到他說“AI前沿，如果我們不去占領的話，就要被別人占領了”“不能抱著自己以前的實驗習慣和經驗，守著老的科研方法，要走出自己的舒適圈，多去探索研究怎么和AI結合。”

目前，陸衛已經培養出了56名博士生，他們中有的走向產業技術的前沿，有的繼續深耕科研，成長為國家級的人才。在學生眼里，有陸老師在，自己便可以義無反顧地撲向科學前沿，更有決心也更有底氣去探索科研道路上的未知。